高分子材料期末重点

1、绪论：1. 标志性的事件：塑料的（1）19世纪中叶第一种工业化的塑料-赛璐珞”（1869）（最早被应用的塑料） （2）雷奥.比克兰德合成酚醛树脂（PF）也是第一个工业化生产的合成树脂（第一种人工合成树脂）（3）1920年，Staudinger首先提出了高分子的概念（4）Zieglar-Natta催化剂合成出了低压高密度聚乙烯（HDPE, 19531955）和聚丙烯（PP）橡胶的（1）1823年，苏格兰化学家马金托什，像印第安人一样把白色浓稠的橡胶液体涂抹在布上，制成防雨布，并缝制了“马金托什”防水斗蓬，这是世界上最早的雨衣，也是橡胶工业的起点（2）1826年，英国人汉考克发明了双辊开炼机，用此

2、设备可以将各种助剂混入橡胶中，1839年，美国化学家固特异尔偶然中发明了橡胶的硫化，解决了橡胶遇热变软发粘的缺点，制造出了世界第一双橡胶防水鞋，这两项发明使橡胶的应用得到了突破性的进展，奠定了现代橡胶加工业的基础（是什么发现导致了近现代意义橡胶工业的诞生？）橡胶是继石油、铁矿和有色金属之后的第四大战略资源2、 概念：塑料: 以合成（或天然）树脂为基础，再加入塑料助剂（填料，增塑剂，稳定剂，润滑剂，交联剂及其他添加剂），在一定的温度和压力下，经过模塑而成型的产物。树脂：树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲，

3、可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。通用塑料：产量大、用途广、价格低、性能一般，主要用于非结构材料，如：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）。工程塑料：具有较高的力学性能，能够经受较宽的温度变化范围和较苛刻的环境条件，并在此条件下长时间使用，可作为结构材料。热塑性塑料：受热熔融、可进行各种成型加工，冷却时硬化。再受热又可熔融、加工。具有多次重复加工性。热固性塑料：受热熔化，成型的同时发生固化发应，形成高分子立体网状结构，再受热不熔融，也不在溶剂中溶解。橡胶：是一类线型柔性高分子聚合物。其分子链柔顺性好，在外力作用下可产生较大的变形，除去外力后能迅速恢

4、复原状。天然橡胶：它是从自然界的植物中采集出来的一种高弹性材料。合成橡胶：是各种单体经聚合反应合成的高分子材料通用合成橡胶：用以代替天然橡胶来制造轮胎及其他常用橡胶制品的合成橡胶，如，丁苯橡胶，顺丁橡胶，丁基橡胶。特种合成橡胶：凡具有特殊性能，专门用于各种耐寒，耐热，耐油，耐臭氧等特种橡胶制品的橡胶。如：聚氨酯橡胶，丁腈橡胶，硅橡胶。热固性橡胶化学交联后，不熔融也不能溶解在溶剂中，不能反复加工和成型。热塑性弹性体：在常温下能显示橡胶弹性,高温下能塑化成型的一类弹性体材料复习主线：结构（分子间作用力低）性能改性第二章热塑性树脂 PE PP PVC PSPE(软而韧）一、PE的结构特征: 分子链非

5、常柔顺, 结构单元对称、规整,故PE非常容易结晶、而且结晶度很高，聚乙烯的强度主要是其结晶结构提供的二、PE的性质1. 基本性质:无臭、无味、无毒；乳白色蜡状固体，半透明或不透明；透水率低但透气性大；易燃，是最易燃的塑料之一。2.力学性能一般：（1）拉伸强度比较低（2）硬度不高（3）抗蠕变性差（4）抗冲击性能较好。（因为分子间作用力低） 分子量提高，PE各项力学性能均提高3.环境应力开裂 （HDPE LDPE LLDPE结晶对耐环境应力开裂不利） PE特有的现象。4. 热性能 :PE耐热性低 耐寒性好 导热性高5. 耐化学药品性优异:良好的化学稳定性；较好的耐溶剂性；低表面能，黏附性低。6.

6、电性能:优异的电绝缘性 ,可做高频、高压绝缘材料。三、分子量升高MFI下降(熔体流动指数)，分子量相同，支化度上升，MFI 上升分子量对结晶的影响：HDPE：提高分子量对结晶度几乎没有影响。LDPE：提高分子量会导致结晶度略有提高。因为分子量提高会增大分子间的缠结从而提高分子间的相互作用。四、总结LDPE,HDPE,LLDPE结构性能区别：LDPE：存在大量的长支链和短支链。（自由基聚合）HDPE：只有少量的短支链 （配位聚合）LLDPE：短支链数目与LDPE相当，但没有长支链。由于支链的存在及支化程度的不同，导致性能上的差异支化度对结晶的影响：支化度减小链规整性提高、结晶度提高、密度提高、熔

7、点提高结晶度/密度越大，LDPE LLDPE100万, 最高700万 分子量对结晶的影响提高分子量会导致结晶度略有提高提高分子量对结晶度几乎没有影响结晶度, 密度LDPE LLDPE HDPE结晶度密度比HDPE低拉伸强度LDPE LLDPE LLDPE HDPE在工程塑料中抗冲击强度最高（防弹衣）硬度LDPE LLDPE HDPE高耐磨性抗蠕变性LDPE LLDPE LLDPELDPE膨胀系数HDPELLDPELDPE耐环境应力开裂性HDPE LDPE LLDPE耐环境应力开裂五、PE的耐环境开裂性能差的原因：在外界环境的作用下（例如溶剂、氧气等），因为塑料材料加工过程中有残余内应力存在，使

8、得材料在远远低于屈服应力值时就发生了开裂；结晶结构对耐环境应力开裂不利；PE分子间的作用力较弱，无定形区较容易破坏。6、 分析LLDPE的耐环境应力开裂性高于HDPE和LDPE的原因：官方解释：LLDPE，LDPE虽同属线型聚乙烯，但LLDPE完全是由乙烯与a-烯烃共聚而成，所含共聚单体比LDPE多，因而线型主链上有很多的短支链，使结晶度，密度低，提高相对分子质量，降低相对分子质量的分布，所以提高了环境应开裂的性质。个人理解：PE容易环境应力开裂的两个原因：(1) PE结晶速度快、结晶度高，在熔体加工时容易残存较大的内应力。(2) PE分子间的作用力较弱，无定形区较容易破坏。LDPE因结晶度明

9、显低于HDPE，因而在加工时残存的内应力较低，所以具有较强的耐环境应力开裂特性。LLDPE的结晶度介于LDPE和HDPE之间，但分子结构特征明显与HDPE不同。1) LLDPE只有短支链，没有长支链使其在熔体状态时，应力松驰速度较快。2) LLDPE是通过阴离子配位聚合的方式合成的，分子量分布窄低分子量的部分少，LLDPE分子间作用力要强于LDPE。七、PE优点: 优异的耐化学药品性, 优异的电绝缘性, 柔韧性好 缺点: 耐热性差, 拉伸强度比较低，硬度不高，抗蠕变性差，环境应力开裂现象严重八、 从微观结构因素分析，为什么交联PE的力学性能有大幅度的提高PE力学性能低主要是由于分子间作用低，而

10、交联的PE只要是用化学（过氧化物交联或硅烷交联）或辐射方法通过交联，形成网状结构的热固性塑料，分布越集中，分子间作用力提高，使密度增大，相对分子量变大，支化变少，从而抗冲击，抗蠕动抗应力好。九、 交联聚乙烯的应用交联PE的力学性能、耐热性和耐环境应力开裂性大幅度改善。交联PE广泛应用在电线、电缆、热水管、热收缩膜等。交联PE不能再热塑性加工10、 UHMWPE超高相对分子质量聚乙烯（硬而韧）分子间缠结非常强烈结晶度，密度比HDPE低，UHMWPE 在工程塑料中抗冲击强度最高（分子量，力学性能），做防弹衣。不粘，耐磨，自润滑PP 聚丙烯聚丙烯的性能： 基本性质：无臭、无味、无毒；白色蜡状物质，但

11、比PE透明；密度低；容易燃烧。 力学性能：强度、硬度和刚性明显高于PE；具有优良的耐弯折疲劳性能；抗冲击性能、特别是低温抗冲击性差。 热性能：等规PP具有良好的耐热性：等规PP是良好的绝热保温材料。 电性能：等规PP具有优异的电绝缘性；由于低温脆性、应用领域受到限制。 耐化学药品性：耐化学腐蚀性优异。 环境性能：耐候性差1. 大球晶结构对PP性能的影响及其尺寸的工艺方法：大尺寸球晶对性能不利：断裂伸长、韧性、抗冲击性下降、透明度下降，这是因为大球晶的空隙恒大，受力面积大，易遭到破坏，另外只要破坏少量的球晶，对整个聚合物的破坏性也很大。2. 影响球晶结构因素：（1）熔融温度和时间：熔体温上升，晶

12、核数下降，球晶尺寸增大熔融时间增长晶核下降球晶尺寸就增大；冷却速率：速度慢导致生成大球晶，骤冷，严重“皮心”结构加工剪切应力增强晶核上升球晶尺寸就下降。成核剂上升晶核数多且大，故球晶尺寸就小。聚丙烯加入成核剂后，能促进分子的结晶过和和加快结晶速度，使分子具有微晶结构，这样不但有利于提高产品的抗冲击强度、屈服强度，而且对产品的外观及加工均有一定影响。3. 等规PP的等规度（等规指数）：等规聚合物所占的重量百分比。4. 等规度、分子量对结构和性能的影响，原因等规度增大，分子量较低时（MFI大），结晶度上升，强度、刚度、硬度提高、抗冲击性下降，分子量较大时（MFI小），结晶度不变；等规度增大，耐热性

13、增强；等规PP具有优异的电绝缘性PP分子量增大（MFI减小），结晶度下降，强度、刚度、硬度降低、抗冲击性能提高(PE 分子量提高，结晶度增加，各项力学性能均提高，包括抗冲击性能）5. 等规PP的性能优势：较好的耐热性，优异的电绝缘性，优良的耐化学药品性，优异的抗弯曲疲劳性。很好的耐环境应力开裂性能等规PP的性能缺点：耐老化性差，PP受热易氧化，抗冲击，特别低温冲击性差，6. 为何PP容易氧化降解？ 聚丙烯中侧甲基的存在，使分子链上交替出现叔碳原子，而叔碳原子极易发生氧化反应，从而导致聚丙烯的耐氧化性和耐辐射性差。7. 为什么PE低温冲击强度低？抗冲击强度与Tg有关系。低温时，分子运动被冻结，自

14、由体积小，聚合物链段不能自由运动，来不及改变构象来抵抗冲击力。8.PP改性的方法有那些？各种方法对PP性能的影响是什么( 考点：增韧方法)共聚：与乙烯共聚：无规共聚 嵌段共聚。共混：PP合金：与HDPE共混 与EPR和TPE共混-以上的方法（包括）可以增韧、提高耐寒性；但强度和耐热性降低与聚酰胺共混-增韧、提高耐热、耐磨和强度。填充：粉末状矿物填料填充PP-提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀。增强：用玻璃纤维增强PP-大幅度提高耐热性、刚度、硬度；降低收缩和热膨胀；工程塑料。PVC 聚氯乙烯1. PVC聚合温度对其结构的影响：聚合反应温度上升头-头结构增多分子量下降；聚合反应温度越高，支

15、化和缺陷就越多；随着聚合反应温度的降低，间规立构规整度提高。聚合物温度降低使PVC的立构规整性提高和PVC的支化度减少，从而导致结晶度提高2. PVC是含有少量结晶结构（短程结晶）的无定形聚合物PVC是VCM单体多数以头-尾结构相联的线形聚合物3、 PE的Tg是-125，PP的Tg=-10，PVC的Tg=7080为什么pvc的TG会那么高：-Cl导致分子间作用力增强导致大分子间距小，还有-Cl导致分子链较僵硬，从而使PVC的Tg在7080oC影响PVCTg的因素: 聚合反应温度：越高，PVC的Tg越低。 加入增塑剂：通过加增塑剂可使PVC的Tg降到室温以下。4、形成PVC颗粒特殊组织形态的主要

16、原因是VCM不溶于PVC。5、聚合温度对颗粒形态有显著影响：温度越低，获得的PVC颗粒就越疏松。 疏松型PVC适合制造软PVC（软而韧）聚合温度，疏松度，吸收增塑剂的能力 紧密型PVC适合制造硬PVC（硬而强）6、（填空题） 什么是PVC的反增塑效应？请判断PP和HDPE中会有反增塑效应吗在PVC加入增塑剂可以增加分子间的活动能力，提高柔顺性，硬PCV加入少量增塑，会出现“反增塑效应”：由于CL分子链比较僵硬，加入少量增塑剂，有一定空间让分子链排列成结晶形态，规整度紧，结晶度高，密度高，是拉伸强度增强，因而紧密，自由移动空间小，故冲击性小，硬度上升7、润滑剂可以减少加工中树脂颗粒间和熔体聚合物

17、分子间摩擦产生的热效应，避免塑料对加工设备金属表面的黏着：（1） 内润滑剂：与PVC相容性好，碳链长度短-减少分子间的极性作用力（2）外润滑剂：与PVC相容性不好，碳链长度长-在加工设备表面与熔体间形成润滑膜8、PVC的性能优势：力学性能大范围可调：从硬质到软质； 电绝缘性优良、耐酸碱、耐溶剂性良好-差于PP和PE；阻燃性好。PVC的缺点：软化点不高耐热性不好；耐寒性差、抗冲强度低；易分解、热稳定性差。改性：高分子量PVC（HWM-PVC)：分子量增大，分子链间规度提高力学性能大幅度提高、耐热、耐寒性提高、热稳定性提高。方向盘，高档人造革氯化PVC（CPVC)：提高PVC的氯含量热变形温度、力

18、学强度提高；热稳定性、熔体流动性、抗冲击性变差门窗异型材、塑料水管VC共聚物：与其它烯类单体共聚，破坏PVC链规整性提高熔体流动性、抗冲击性和耐寒性。日用品、包装材料9 .PVC热稳定性差的原因？热稳定机理？典型热稳定剂？原因：PVC分子链中的“缺陷”是导致降解的主要内因，热、光、机械应力是导致PVC降解的外因。PVC树脂含有聚合反应中残留的少量双键、支链及引发剂残余基团，加上相邻碳原子之间会有氯原子和氢原子，易脱HCI，使PVC在热和光的作用下易发生降解反应机理：加入的热稳定剂要能与分解放出的HCL反应，达到清除HCL的效果；能与游离基及双键反应，同时起抗氧剂的效用。热稳定剂：铅化合物（二碱

19、式碳酸铅、三碱式硫酸铅） 、盐化合物改进方法：加工时必须添加热稳定剂、控制成型温度、减少受热时间。10、简要分析一下为什么高分子量的PVC(小牌号)适合用作软质PVC; 而低分子量（大牌号）的PVC适合用作硬质PVC? 提示：可从加工和力学性能的角度加以分析。PS 聚苯乙烯（硬而脆）1、PS的结构性能关系透明：由于侧苯基在空间的排列为无规结构，因此聚苯乙烯为无定形聚合物（非晶），具有很高的透明性耐候性差：侧苯基可以使主链上a-氢原子活化，在空气中易氧化生成过氧化物，并引起降解，因此制品长期在户外使用易变黄、变脆热敏感度大：聚苯乙烯的许多力学性能都显著受到温度的影响。PS耐热性差;导热率低，PS

20、泡沫塑料是良好的绝热保温材料。PS的力学性能随温度提高显著下降力学性能：由于侧苯基的体积较大，有较大的位阻效应，而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬，因此（Tg较高）刚性较大，质脆，拉伸强度高，但其冲击强度低。PS属于硬而脆的塑料：拉伸强度和弯曲模量都很高，但抗冲击性和耐低温性差。Ps硬而脆，硬质PVC硬而强，软质PVC软而韧。PA硬而韧，PTFE是一种软而弱的树脂。电性能:PS具有良好的电绝缘性；耐化学药品性: 非极性，PS化学稳定性较好；PS溶于苯、甲苯、四氯化碳、氯仿等有机溶剂。加工性:PS的熔融温度远低于其热分解温度，很容易进行成型加工.( PS的主要成型为：注射、挤出和发泡)2、PS的缺点:

21、 (1) PS的抗冲击性差 (2) PS的耐热性不好，强度随温度提高大幅度降低PS的改性: 高抗冲PS（HIPS）: PS与顺丁橡胶或丁苯橡胶（含量1020%)直接共混; 将顺丁橡胶或丁苯橡胶溶于苯乙烯单体中共聚 冲击性能优异，尺寸稳定，刚性好，易加工，制品光泽度高，易着色 ABS树脂:丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物。ABS是一种用途广泛的通用工程塑料。ABS耐候性较差。丙烯腈硬度、耐热性、力学强度；丁二烯抗冲击性；苯乙烯良好的热塑性加工性3、请通过查阅文献回答下列问题：a。“ABS合金/共混物”指的是什么？ABS合金是利用物理共混或化学接枝的方法，对现有的塑料进行改性，使之实现高性能化、

22、功能化、专用化.b。目前已经商业化的ABS合金主要有几种？它们的性能特点是什么; 主要有：PC/ABS合金和 PA/ABS合金。特点：PC与ABS合金可以综合PC和ABS的优良性能，一方面可以提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，另一方面可以降低PC成本和熔体粘度，提高流动性，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。PA/ABS合金是聚酰胺(PA)树脂和ABS树脂的合金，具有冲击强度高、热稳定性和抗化学腐蚀性优良、减震和吸声性能较好等特点。既具有PA的耐冲击性，耐化学药品性等，又具有ABS树脂的韧性、刚性、良成形性、二次加工性等特征。归纳性知识点： 为什么低温制备疏松型 各种

23、热塑性树脂的典型应用及其改性PE 应用：薄膜包装材料 ， 瓶、桶容器 ， 建筑管材 ， 纤维绳索改性：超高相对分子质量聚乙烯、低相对分子质量聚乙烯、交联聚乙烯、茂金属聚乙烯PP 应用：医用消毒器具 ，食品包装 ，运动服装改性：聚丙烯共聚物（丙烯-乙烯共聚物），聚丙烯合金 ，聚丙烯接枝改性 ，茂金属聚丙烯PVC 应用：电绝缘材料 ，农用薄膜 ，唱片改性：高聚合度聚氯乙烯 ，氯化聚氯乙烯 ，氯乙烯共聚物PS 应用：仪表外壳 ，照明制品 ，光导纤维 ，绝热材料改性：高抗冲聚苯乙烯 ，ABS树脂 ， 茂金属聚苯乙烯 ，AS树脂热固性塑料 PF AF EP UP各种热固性塑料的合成反应方程式和合成条件各

24、种热固性塑料的固化反应机理和典型固化交联剂各种热固性塑料的性能特点和典型应用领域PF 酚醛树脂(电木，阻燃性好，吸水率高）热塑性PF和热固性PF的合成反应及其条件：课本P66-P67。 热塑性酚醛树脂：甲醛：苯酚1，碱性条件下反应。含有可反应羟甲基，不需固化剂，加热就可以固化热塑性PF与热固性PF的性能比较热塑性PF固化后得到的PF树脂热固性PF固化后得到的PF树脂使用六亚甲基四胺固化得到交联网络密度较大，较均匀。但体系中会残余较多的极性小分子。通过分子上的活性羟甲基的反应交联固化得到的交联网络中缺陷较多。但体系中残余的极性小分子较少拉伸强度、模量较高抗弯、抗冲击强度较低耐热性较高，电性能差拉

25、伸强度、模量较低抗弯、抗冲击强度较高耐热性较差，电性能好热塑性PF的固化固化剂：六亚甲基四胺热固性PF的固化：机理：采用热压法使其固化温度在145175，在较大的成型压力下排除热压过程中产生的挥发分 羟甲基与邻位或对位活泼氢反应，生成次甲基键羟甲基之间反应形成二苄基醚次甲基与甲醛之间的缩合次甲基与羟甲基缩合酚醛树脂的应用 ： n 目前很大一部分PF树脂被当作黏合剂用于木材的加工,目前纤维增强PF发展很快。n 运输业：轿车座椅/飞机座椅（PF发泡）、排气管道、隔热材料、公共汽车内外装饰材料、发动机的隔热罩、盖板等。n 建筑业：隔热板、内外装饰板、天棚防火板、防火门、地板、管道。n 化工: 防腐蚀

26、管道，储槽、储罐等AF 氨基树脂尿素甲醛（脲醛）树脂（UF）和 三聚氰胺甲醛（MF）。1、UF 脲醛树脂的合成反应与固化第一步：尿素与甲醛间的加成反应第二步：一、二羟甲基脲的缩合 羟甲基与氨基间的缩合脲醛树脂的固化二羟甲基脲的缩聚物在加热或催化剂的作用下可进一步交联成体形网络结构。（固化后的脲醛树脂交联度不高）2、 MF 蜜胺树脂的合成反应与固化合成：在碱性条件下，三聚氰胺和甲醛通过缩聚反应制得。第一步：三聚氰胺和甲醛进行加成反应，生成三羟甲基衍生物；第二步：三羟甲基衍生物缩聚成树脂。 +CH2O固化：高温或加入酸就会使三聚氰胺衍生物发生缩合而固化。两个羟甲基间缩聚形成醚键羟甲基与氨基缩聚形成

27、亚甲基3、脲醛树脂和蜜胺树脂性能差异的微观结构原因（交联结构）、应用领域脲醛树脂UF蜜胺树脂MF微观结构看反应式软性刚性结构来分析性能差异无臭、无味、耐油、耐弱碱和有机溶剂,不耐酸和沸水表面硬度高、耐刮伤外观光泽如玉，是透明或半透明的，可做成各种鲜艳的颜色具有一定的韧性，耐热性不高UF容易吸水，所以电性能较差MF的表面硬度高、无毒、可制成各种颜色。可长期耐沸水吸湿性低，在潮湿环境中仍有良好电性能，耐高压电（电弧）性突出蜜胺树脂的耐热性、耐湿性及力学性能明显优于脲醛树脂原因分析蜜胺树脂中刚性杂环结构间的柔性链长度较酚醛树脂中苯环间的亚甲基长，所以脆性没有酚醛大；蜜胺树脂中可交联的反应点比脲醛树脂

28、多，所以交联密度比脲醛树脂高。应用领域1.UF模压塑料:制作日用品和装饰品：纽扣、发夹、餐具等。2. UF层压塑料:制作桌面板、车厢、船舱的内外装饰板、建筑物上的装饰板。3. UF泡沫塑料绝热、耐腐蚀、不燃、价廉，但强度低和耐水性差。主要用作建筑隔音、绝热和包装防震材料。4. 水溶性木材黏合剂1.蜜胺树脂模压塑料用来制造质量要求高的电器零件和日用品：灯罩、开关、餐具、医疗器具等。2.蜜胺树脂层压塑料玻璃布或石棉增强的蜜胺树脂可以用作耐高温结构材料。3.胶黏剂和涂料 EP 环氧树脂1、双酚A型环氧树脂的合成反应双酚A由环氧氯丙烷与双酚A在碱性催化剂作用下反应生成。（催化剂：氢氧化钠溶剂）加成反应

29、在NaOH的作用下脱HCL环氧基与双酚A加成反应，后与环氧氯丙烷加成，双酚A型ER的结构式脱HCl在分子链端形成环氧基团，不断重复2、双酚A型环氧树脂固化机理和典型固化剂固化机理：（1）多元胺固化剂：反应式：（2）酸酐类固化剂：反应式： 酸酐可与ER上的羟基反应 羧基与环氧基反应 环氧基与羟基反应3、典型固化剂：（1） 多元胺固化剂的类型与特点：脂肪族多元胺类：可室温固化，固化速度快。但固化剂对人体有刺激作用，固化产物较脆且耐热性差，一般不用于复合材料。芳香族多元胺类：反应活性低，需加热才能固化。但产物的综合性能较好（2）酸酐类固化剂：毒性小，反应活性低，树脂储存期长 ；固化速度慢，可加催化剂

30、改善 ；固化产物色泽浅 ；固化产物具有良好的力学性能与电性能 ；固化产物具有更高的热稳定性。4、 EP的性能特点和应用玻璃钢和涂料、黏合剂环氧树脂的结构和性能特点及应用结构性能特点应用分子结构上存在极性羟基和醚键具有很高的黏附力；大型壳体：游船、汽车车身、飞机升降舵电子电气：开关装置、印刷电路板国防军工：导弹零部件ER压制与注塑制品汽车发动机零部件、开关壳体、线圈架、电电动机外壳。ER浇注制品电子元件的封装胶。ER的发泡高耐热绝热、减震、吸声材料。ER还可以用于涂料和黏合剂。固化时多为加成反应收缩率低分子中存在大量的苯环和极性基团；醚键增加分子链柔顺性综合力学性能优良。固化ER化学稳定性优良-

31、耐酸、碱和溶剂。固化ER具有优良的电性能高绝缘性、耐电弧。固化ER尺寸稳定高；固化ER耐霉菌可在热带条件下使用。缺点是成本偏高，某些固化剂的毒性较大。UP 不饱和聚酯1、定义:不饱和聚酯是由二元酸（饱和二元酸和不饱和二元酸）同二元醇，经过缩聚反应而成的一种线型聚合物，通常以该化合物在烯烃类活性单体（如苯乙烯）中的溶液形式出现。2、 UP的特殊交联固化机理: 自由基机理引发剂（1）有机过氧化物或偶氮类有机物 a过氧化苯甲酰 b偶氮二异丁腈交联剂:将不饱和的烯烃单体和线型UP一起引发聚合，相当于一个共聚反应竞聚率：r1=k11/k12 r2=k21/k22r11交联速度慢，交联密度低，交联“桥”较

32、长。UP上残余未反应的双键较多 3、 UP 不饱和树脂 各部分的分子结构对性能的影响：（1）分子量-分子量增大，树脂强度硬度、抗弯强度增大（2）不饱和键的数目-越多，交联密度越大、刚度增大、耐磨性提高。 力学性能（3）聚酯分子链结构规整性-越规整，树脂分子排布越有序，有利于提高拉伸强度（4）聚酯分子的极性-极性基团越多，固化树脂的抗弯强度就越大柔韧性：增大饱和聚酯段的比例；饱和二元酸采用脂肪族饱和二元酸；增长饱和二元醇的链长度；减少酯基的密度u 提高分子链的有序性（结晶度）采用对称性高的缩聚单体。u 增多分子链中的热稳定结构如苯环 u 增大不饱和二元酸的比例提高交联密度 热稳定性u 采用热稳定

33、性高的交联剂提高交联键的热稳定性耐化学药品性：增加不饱和二元酸的量；提高分子的有序性电性能：脂肪烃的比例增多电性能提高。提高缩聚反应程度减少未反应的羧基含量可提高电性能。4、 不饱和二元酸，饱和二元酸，二元醇，交联剂, 对其最终性能贡献不饱和二元酸：顺丁烯二酸（顺酐）在缩聚过程中逐渐部分转化为反式双键，反丁烯二酸活泼，有利于固化程度，反式双键使不饱和聚酯具有较快的固化速率和固化程度，还使聚酯分子链排列规整，使结晶度提高，使制品具有较高的热变形温度，良好的物理、力学与耐腐蚀性能饱和二元酸：调节双键密度，增加树脂的韧性，降低不饱和聚酯的结晶倾向，改善它在乙烯基类交联单体中的溶解度二元醇：最常用1,

34、2-丙二醇，分子结构中有不对称甲基，因此聚酯结晶倾向较少，与交联苯乙烯有良好的相容性。树脂固化后具有良好的物理与化学性能交联剂：苯乙烯（与UP良好相容性，能溶解引发剂、促进剂，双键活性大，易共聚5、 UP的广泛应用领域（1）用量最大的热固性树脂（2）玻纤增强UP（聚酯玻璃钢)比强度高于铝合金，接近钢材，代替金属制造结构材料通过手糊成型（左）或喷涂成型（右）制造各类型的船体.通过袋压成型法制造船体、安全帽、机器外罩等.采用真空袋压法生产飞机部件、雷达罩. 采用整体模压成型法生产卫生洁具（洗手盆）等.(3) 非玻纤增强UP：浇注UP，可制成人造玛瑙，人造大理石，墙面和地面装饰砖等装饰性材料；柔性U

35、P，常用滑石粉、木粉等做填料，作为涂层材料，制造仿木家具。第3章 工程材料PA 聚酰胺（硬而韧）(工程塑料中用量最大）1. 聚酰胺（俗称尼龙）是指分子主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物。2. 聚酰胺的前30年是作为合成纤维材料，尼龙（Nylon）的俗称就是来自与此。尼龙的最早发明商美国杜邦公司曾宣传：尼龙比蜘蛛丝还细、比钢铁还强。1960年左右，聚酰胺开始被用做一种“工程塑料”3. 脂肪族聚酰胺是线形高分子材料，由亚甲基链段和极性基团（酰胺基）有规律交替链接而成。聚酰胺中的氢键结构对其聚集态结构和最终的性能起到了决定性的作用4.PA的聚集态结构：PA中的酰胺和亚甲基链段有规律交替

36、排布链较规整；酰胺基团间的氢键强作用PA分子间作用力较强；PA分子上交替出现的亚甲基链段提供了较大的分子活动能力，从而导致PA容易结晶。所以，脂肪族聚酰胺是结晶度较高的半结晶性高分子材料。结晶度一般在30。5、脂肪族PA微观结构与性能的关系氢键的重要作用、酰胺基团的密度、亚甲基的奇偶性？1 分子间氢键的形成，使分子间作用力较大，使PA的结构发生结晶化，因而具有良好的力学性能，耐油性，耐溶剂性2 酰胺基团的密度越大，吸水率越高；结晶的熔点基本随酰胺基团的密度提高而增大（氢键）3 亚甲基数是奇偶数影响结晶，亚甲基数是偶数结晶性更好6.芳香族PA和透明PA分子设计的理念及其性能特点芳香族PA透明PA

37、定义 分子骨架上含有芳环的聚酰胺称为芳香族聚酰胺外观透明的PA结构特征苯环自身具有刚性苯环与酰胺基团共扼作用（在对位芳纶中更强酰胺基团间的氢键作用-刚性分子链造成PA不透明的原因是什么？PA的结晶性。透明PA就是在PA分子链上引入侧基，破坏链的规整性，使其不能结晶性能特点高强、高模、耐高温、耐腐蚀、阻燃、电绝缘。不能热塑性加工。聚对苯二甲酰三甲基己二胺-透明性超过PS和PC，仅此于PMMA，综合力学性能优良，热变形温度130oC聚2,2-双（4-氨基环己基）丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物-目前光学性能最好的高分子材料。综合力学性能与Trogamid-T相当，但耐热性更好，热变形温度160oC应

38、用耐高温薄膜、耐高温绝缘材料、耐辐射材料、高性能纤维。p内酰胺开环聚合而成的p型PA的分子结构：CH2CONHp-1n7.写出尼龙6、尼龙66、尼龙610和尼龙1010的重复链节的结构（自己写）mp型聚酰胺的分子结构。P是氨基酸或内酰胺中碳原子的数量。 m二元胺中的碳原子数；p二元酸中的碳原子数。称为“酰胺p”：例如聚酰胺6。8、影响尼龙吸水率的主要因素是什么？为什么尼龙吸水后、力学性能会发生显著的变化因素：主要因素是酰胺基之间亚甲基链节的长短，即取决于分子链中CH2/CONH比值，比值越大，吸水性越小。尼龙吸水后，原有的羰基中的氧与羰基中的氢形成的氢键被水中的氧和氢形成的新的氢键代替，减弱了

39、大分子的作用力，所以拉伸强度下降，抗冲击强度上升。例如：PA66连段重复出现的酰胺基是一个带极性的集团，H原子能和另一个酰胺基团上的给电子羰基结合形成很强的氢键，而使结晶度增大，可是吸水后，由于链段中的部分羰基将要与胺基中的H脱离而与水分子形成H键，加之分子量下降，都会使结晶度下降，从而弯曲强度，拉伸强度下降，但缺口冲击强度它表征的是材料的韧性，材料的结晶度越低，无定形部分含量越高，材料的冲击韧性就越好，所以出现PA66缺口冲击强度随材料吸水率增大而增大。PC 聚碳酸酯(透明的,硬而韧)1. 聚碳酸酯的定义 :分子主链中含有碳酸酯基的聚合物统称为聚碳酸酯，可看作二羟基化合物与碳酸的缩聚产物。是

40、用量第二大的工程塑料2. 分子链比较刚硬,分子间有较强的作用力: PC很难结晶、是无定形高分子材料: 是硬而韧的高聚物：其抗拉、抗弯、抗压强度和硬度较高。PC易形成分子链束-原纤维结构（不是无规线团）。PC的原纤维增强骨架间存在着大量的微孔隙:微孔隙本身的变形也吸收冲击能量;原纤维结构易滑移吸收冲击能量。因而PC是热塑性塑料中抗冲击强度非常高的塑料。比较材料具有抗冲击性能的微观结构 3、PC具有高透明、高抗冲、高耐热性的微观结构原因高透明性：由于聚碳酸酯分子主链的刚性及苯环的体积效应，使它的结晶能力较差，基本属于无定形聚合物，具有优良的透明性。高抗冲性：主链的苯环使聚碳酸酯具有很好的刚性，而醚

41、键又使聚碳酸酯的分子链具有一定的柔顺性，所以聚碳酸酯为一种既刚又韧的材料，冲击性能突出。高耐热性：聚碳酸酯具有很好的耐高低温性能。4、 PC、PS、PE易应力开裂的原因PC（双酚A型聚碳酸酯）PSPEPc与溶剂接触时，拉伸应力大于一定数值便会出现银纹和破坏，这一临界拉伸应力值与溶剂的成分和试样的受热历史均有关。二甲苯含量的提高会导致PC发生环境应力及拉伸强度，断裂伸长率的降低。玻璃化转变温度以下的热处理可以使PC的拉伸屈服应力和拉伸断裂应力稍微提高，但对改善材料的耐环境应力开裂性是不利的。由于侧苯基的体积较大，有较大的位阻效应，而使聚苯乙烯的分子链变得刚硬，因此制品易产生内应力。PE在酯类、金

42、属皂类、硫化或磺化醇类、潮湿土壤等活性物质作用下会产生环境应力开裂现象。原因可能是这些物质在与PE接触并向内部扩散时会降低聚乙烯的内聚能。PE的高结晶性对耐环境应力开裂是不利的。（看PE板块解释）个人理解：PC,PS两者都属于非结晶性聚合物，在加工时分子链易取向，且不易恢复，由于苯环的存在，分子链刚硬，冷却成型后（分子链有恢复自然状态的趋势，但被冻结）易残余较大的内应力，产生应力开裂5、 改性:PC的缺点：（熔体粘度大，流动性差）制品残余内应力大；耐溶剂，耐碱性差； 高温易水解；（摩擦因数大，无自润滑性）不耐磨损。 降低内应力的方法：提高熔体温度、提高模具温度、制品成型后热处理。 1. 纤维增

43、强PC：玻璃纤维、碳纤维等 2. PC合金PTFE(软而弱）1.F原子完全对称排列，PTFE是非极性聚合物: 结晶度高,是大量结晶区和少量无定形区并存的聚合物。必考2.通过螺旋形构象形成的F原子“筒状外壳”严密的屏蔽了分子骨架碳原子。 PTFE的分子量高，且几乎无支链。密度是树脂材料中最大的3.请从分子结构角度分析PTFE为什么具有耐高低温、耐腐蚀和不黏附的特点？为什么各项力学性能很低？PTFE的线膨胀系数较大，而且还随着温度的提高而有明显的增大，因此PTFE具有优异的耐热性和耐寒性。F原子对骨架碳原子有屏蔽作用，而且氟碳键具有较高的键能是很稳定的化学键，因此使分子链很难破坏，所以PTFE具有

44、耐腐蚀性（耐强酸、强碱、强氧化剂和盐类，大部分的有机溶剂。只有F元素和熔融的碱金属才对PTFE有腐蚀作用）和对光和臭氧的作用稳定，具有优良的耐候性PTFE的表面自由能很低，因此具有高度的不黏附性。PTFE是非极性聚合物-PTFE分子间或与其它分子间的物理吸引作用力很小。PTFE螺旋形构象链的刚性很强，难弯曲PTFE大分子间的缠结难发生，以上原因导致：(1)极低的摩擦系数和良好的自润滑性（2）耐磨损性能不好（3）力学性能不高（拉伸强度、弯曲强度、刚性、硬度、耐疲劳）（4） PTFE膨胀节在拉伸载荷和压缩载荷作用下表现出蠕变现象，或称为冷流性。4.PTFE不能热塑性加工的原因：虽PTFE属于热塑性

45、塑料，但其分子链两侧具有电负性极强的氟原子，氟原子间的斥力很大，使大分子链内旋转困难，分子链段僵硬，这就使得PTFE的熔体黏度极高，特别是结晶化温度237后，仍不会出现熔融状态，即使温度达到分解温度发生分解时，仍不能流动，因此，PTFE不能采用热塑性塑料熔融加工方法，应进行烧结，与UHMWPE一样5.各种含氟塑料改善PTFE缺陷的分子结构设计理念PTFE的加工性差通过降低PTFE的分子结构规整性，降低分子链的刚性，提高熔体流动性改善。6.查阅文献回答：具有不黏附性的PTFE如何和其他材料黏合在一起表面处理方法：（1）化学处理方法，主要是通过腐蚀液与PTFE膜表面发生化学反应，扯掉表皮上部分氟原

46、子 （2）高温熔融法各种工程塑性树脂的典型应用及其改性PA：应用，机械、化学及电器零件 ，PA粉末可用于零件表面喷涂改性，单体浇注聚酰胺 ，芳香族聚酰胺 ，透明聚酰胺PC：应用，防护玻璃 ，防护安全帽 ，纯净水周转桶 ，药品容器 。改性，增强聚碳酸酯 ，聚碳酸酯合金 PTFE：应用，化工容器 ，轴承 ，电容器线圈 ，人工心脏 ，不粘锅改性，填充聚四氟乙烯 ，高分子液晶-聚四氟乙烯复合材料第4章 橡胶和弹性体（NR、SBR、BR、 EPDM、IIR、NBR、CR）1. 聚酯型TPU具有更好的力学强度和耐磨性、耐非极性溶剂性；聚醚型TPU具有更好的弹性、低温性能、热稳定性、耐水性和耐生物降解性。2

47、. 定义：橡胶是一种材料，它在大的变形下能迅速地恢复其形变橡胶能被改性，改性的橡胶后的橡胶不能溶于有机溶剂中，但可溶胀。改性的实质是指橡胶的硫化（即交联）。3. 热塑性塑料、热固性塑料、弹性体在分子结构上的特点和不同。热塑性塑料：分子量可达到几十万到几百万，大分子链长度可达到10-3mm，可以是线性的，也可以是支化的。大分子间相互纠缠在一起，呈无序或相对有序排列，形成“聚集态结构”。 热固性塑料：固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三度的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。弹性体：主要成分是橡胶烃，另外还含有5%8%左右的非橡胶烃成分。相对分子量在3万3000万之

48、间，相对分子量分布指数很宽。弹性体包括热塑性弹性体，其它高分子弹性体材料，传统的橡胶材料：天然橡胶、合成橡胶4. 请从上分析橡胶和热塑性塑料在高分子结构区别橡胶与塑料最本质的区别在于塑料发生形变时塑性变形，而橡胶是弹性变形。塑料变形后不容易恢复原状态，而橡胶相对来说就容易得多。塑料在成型上绝大多数成型过程完毕产品过程也就完毕；而橡胶成型过程完毕后还得需要硫化过程。在常温下，塑料是固态，很硬，不能拉伸变形。而橡胶硬度不高，有弹性，可拉伸变长，停止拉伸又可回复原状。这是由于它们的分子结构不同造成的。另一不同点是塑料可以多次回收重复使用，而橡胶则不能直接回收使用5. 橡胶高弹性的来源于高分子链的熵弹

49、性当高分子材料受到外力发生较大的形变时，其分子链通过分子内旋转发生变形，整体的熵值减少。当外力去除，变形了的高分子链有向熵值较高的原始状态自发回复的趋势。 弹性体材料对结构的要求：1.大分子链要有足够的柔性：保证材料可以发生较大的变形，保证外力去除后材料可以在熵增的驱动下形变回复。 2.在使用温度下要不结晶或结晶很少。3.在使用温度下分子链间相对滑移要小（交联）否则制品会产生很大的永久变形6.通用橡胶NR、SBR、BR、 EPDM、IIR、NBR、CR特种橡胶SiR、ACM、FKM7. 写出下列缩写中文名（NR天然橡胶） ，（BR聚丁二烯橡胶），（SBR丁苯橡胶） EPM（二元乙丙橡胶） EP

50、DM （三元乙丙橡胶）CR（氯丁橡胶）NBR（丁腈橡胶）HNBR氢化丁腈;英文名：丙烯酸酯橡胶ACM、氟橡胶FR、丁基橡胶（IIR）、聚氨酯橡胶（PU）8.各种橡胶的分子结构特征：NR 天然橡胶饱和度，低非极性物质分子柔顺性：分子主链上与双键相邻的 键容易旋转，分子链柔性好。可拉伸诱导结晶性：在拉伸应力作用下容易结晶，拉伸结晶度最大可达45%性能特点（重点）1. 与双键相邻CC键的容易内旋转；分子链上的侧甲基数量少；NR非极性分子间作用力低分子链柔顺+分子量大，（熵）弹性高高弹性（Tg-72oC）仅次于BR2.分子链柔顺+分子量大（聚合度高）内耗低、动态生热小 3. 拉伸诱导结晶+分子量大拉伸

51、和撕裂强度高 耐磨性、耐弯曲曲挠疲劳性好4. NR分子量分布呈双峰分布规律低分子量部分有利于NR的加工。高分子量的部分使NR具有较高的强度。5. 主链上存在大量不饱和双键耐热氧、耐臭氧老化性能差 6. 非极性橡胶耐烃类油性能差 IIR丁基橡胶饱和度：高极性：非极性结晶橡胶分子柔顺性：分子排列比较规整，柔性较好可拉伸诱导结晶性：在低温下不易结晶，高拉伸状态下出现结晶，在低于-40下拉伸，结晶较快。性能特点IIR橡胶在主链上含有极少量的异戊二烯通常100个碳才有一个双键，饱和度很高氧化交联速度慢聚异丁烯段规整、对称性高结晶性橡胶。也具有拉伸诱导结晶的现象，纯胶强度高；异丁烯主链上多而密集的对称侧甲基，填补了分子链间的孔隙IIR耐透气性和耐透水性优异；异丁烯主链上多而密集的侧甲基，导致分子链在相对运动时，内摩擦大、内耗高适合用于阻尼减震材料；IIR的自黏性和互黏性差，与其它通用橡胶相容性低通过卤化的方法提高黏结性（卤素含量12）。优点（1） 耐热性高可长期在120oC使用（2）耐气候性优良（3